浅谈长江下游区域水上钻探

【摘要】随着国民经济和科学技术的发展，水上钻探又取得了新的崛起和长足的进步。水上钻探即利用漂浮物作为钻机平台进行的钻探工作，它与一般的陆地钻探工作相比，具有不同的特点。特别是长江下游附近区域为感潮段，水的流速高潮时最小，最低潮前半小时左右最大，潮水位受洪峰、潮汐及台风等因素影响。

【关键词】水上钻探；长江下游地区；工作程序

引言：笔者曾参与的某一勘察项目位于长江下游区域，需组织船只进行水上钻探工作。根据工作实践，将点滴经验总结如下。

一、概述

水上钻探是工程勘察广泛采用的重要手段之一。各种工程地质水上钻探的技术操作与钻进工艺和陆上钻探基本相同。但由于施工条件的差异，也存在不同的地方。在水上钻探工作中，应根据具体的情况，配备必要的钻探设备与工具，并采取相应的技术措施和组织措施，确保水上钻探工作的顺利进行。本文现针对长江下游区域的水上钻探工作进行简明阐述。

二、水上钻探的特点

1、水上钻探用的水源比较丰富、便捷。

2、必须在水面上配备安装钻探设备的具有一定面积和载重量的船舶或其他浮具，作为水上钻场。

3、在施钻过程中，钻探船经常受水位、流速、风力或者潮汐与航行船舶的影响，船位容易移动或者被撞，导致套管弯曲、折断。有时甚至会受到洪水的威胁。

4、为隔绝流水对钻进工作的影响，首先应向孔位处下入一定深度的保护套管，并确保其沿垂直方向下入江底，该工序较为复杂与繁重。

5、在设备或者操作方面，比陆上钻探复杂。如钻探船抛锚、定位、起抛与下保护套以及受深水急流、潮汐的影响，需要特别注意安全，防止各种事故的发生。

三、水上钻探的主要工作程序

1、准备工作

⑴ 搜集勘探区域水文、气象等资料，组织现场踏勘，了解地形水情，尤其在潮涨潮落时刻，根据这些资料，在时间上有针对性地组织钻探工作。

⑵ 准备二条相似钢质船只，船只规模可根据钻探所在位置的具体水情来考虑和选择。一般情况下，可选择吨位在140 吨左右的船体为宜（船只长度约24m，宽度5m左右，用木板将船舱表面铺平）。此外，需准备一条交通用船，其规模大小根据所需用途（如搭载人员数量，运输材料物品多少）来定。

⑶ 钻场平台的搭设（以吨位140吨左右的船只为例）。将两条相似的钢质船并排排列，两船只间空距留50cm左右，用横向梁焊接两船，确保牢固，横向梁的材料采用角钢或工字钢。横向梁一般布置三根，长度为11m左右，焊接位置位于船只前、中、后部。横向梁在两端各延伸出约25cm。除此外，需进一步采取措施保证钻场平台整体平衡性，如用钢丝绳将每条船只的横向梁箍紧，在两船只间铺设木板，用马钉将木板与船只固定。

⑷ 安设钻机。钻孔孔位位于钻场平台的中央处。将钻机磨盘安设在平台空挡两侧，用马钉将钻机机架底脚与钻场平台固定，用绳子将机架顶端两边分别与船身位置拉紧固定。

2、抛锚定位

将搭设好的钻场平台开到需要钻探的位置，钻场平台的船头方向需考虑气象和水文条件等因素，如风向、江水流向等。船头方向应与江水流向相反，且钻场平台的中心线与江水流向相一致。用钢丝绳连接船只和锚，直径为15～20cm。在不同的水流情况下，锚的数量应能满足固定船只的需要，保证钻探工作能在钻场平台平稳的条件下进行。当水流较缓时，在前、后端侧向交叉各抛两个锚；水流较急时，钻场平台中心线位置应再加一个主锚，两侧分别加设边锚。锚重要求在60kg以上。抛锚工作由交通用船完成，抛锚方向两侧应对称，钻场平台中心线（或主锚方向）与两侧锚绳夹角应均成45度左右，锚绳长度一般要求在50m以上。之后用GPS（或经纬仪）测量出钻孔位置，再通过收放锚绳来移动钻场平台，使其井口中心靠近逐渐靠近放样位置，并固定钻场平台。

根据实际的气象和水文条件确定锚的数量非常重要，若抛锚个数不够或锚绳方向不对称，会造成钻场平台不平稳，影响钻探质量和工期，甚至危及安全。

3、保护套管的设置

钻探开始前应设置保护套管，设置的时间应选在平潮阶段。由于此时水流速较小，较平稳，有利于套管的垂直。下套管的目的主要是导向定位，保护钻孔，以便采集土试样或对地层进行原位测试工作。在钻探船定位后，先量测孔位处水深，然后下保护套管，套管应穿过水底浮淤层，打入水底稳定土层（一般为软塑～可塑粘性土或稍密砂土层）1m以上。为防止套管底部移动，在套管下部采用保护绳与钻场平台锚桩连接拉紧，使管柱始终保持垂直，保护绳一般采用钢丝绳或尼龙绳，从上游拉住套管。保护绳的受力方向应与水的流向基本一致。

因长江下游区域水上钻孔入土孔深一般大于50m，保护套管可采用φ146mm套管一次打入完成。还要准备长0.3～0.5m、1.0m左右的短套管数根，以便钻探过程中潮水位涨落变化时备用。

4、使用冲洗液

根据区域地质，长江下游位置土层大多为第四系沉积物，如粘性土、粉性、砂性土及圆砾、卵石等。在砂性土及碎石土中钻探，易产生塌孔等现象，需调配相应的冲洗液以保证钻探工作的顺利进行。上述地层的冲洗液可采用清水、泥浆和陶土。水上钻探已开展多年，长期的实践证明，采用泥浆冲洗液和安设保护套管相结合，经济性好，能较好地护壁，易排除钻渣，提高钻探效率。当钻探粘性土时，根据实际情况也可使用清水钻进；亦可上部泥浆护壁，中下部采用清水，综合使用。笔者经历的此次勘察项目，地层主要为粉细砂，我院钻探中采用了粘土浆液冲洗液，取得了良好的施工效果。所有这些都必须保持套管底部侧壁与孔外不连通漏液。

5、其它方面

⑴ 钻探地点近岸时，孔口江底高程可从岸上测量控制点引测钻探船平台高程，进而推算钻孔江底高程。远离岸边或引测点较远时，可根据附近水文站查得钻探时刻水位高程算得。仔细观察钻探过程中的水位变化，对钻探孔深进行校正。

⑵ 钻探过程中经常检查锚绳及保护绳的松紧情况，并根据水位的涨落调整其长度。

⑶ 掌握天气变化情况，对大风等恶劣天气，应将钻探船撤至安全地点，以确保施工安全。

参考文献

[1] 苏红瑞.工程地质手册（第四版）中国建筑工业出版社.2013.01

[2] 王珊.岩土工程实用新技术全书.2011.11

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